KR20160008508A - 두 개의 회전 유도부를 구비한 바늘 배치 조작기 - Google Patents

두 개의 회전 유도부를 구비한 바늘 배치 조작기 Download PDF

Info

Publication number
KR20160008508A
KR20160008508A KR1020157027667A KR20157027667A KR20160008508A KR 20160008508 A KR20160008508 A KR 20160008508A KR 1020157027667 A KR1020157027667 A KR 1020157027667A KR 20157027667 A KR20157027667 A KR 20157027667A KR 20160008508 A KR20160008508 A KR 20160008508A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotation
needle
ring
actuator
fixed
Prior art date
Application number
KR1020157027667A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101745442B1 (ko
Inventor
고스케 후지모토
야스미치 아리미츠
노부히코 하타
송상은
준이치 도쿠다
Original Assignee
더 브리검 앤드 우먼즈 하스피털, 인크.
캐논 유.에스.에이. 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 브리검 앤드 우먼즈 하스피털, 인크., 캐논 유.에스.에이. 인코포레이티드 filed Critical 더 브리검 앤드 우먼즈 하스피털, 인크.
Publication of KR20160008508A publication Critical patent/KR20160008508A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101745442B1 publication Critical patent/KR101745442B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A61B19/201—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A61B19/2203—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B90/11—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/285—Invasive instruments, e.g. catheters or biopsy needles, specially adapted for tracking, guiding or visualization by NMR
    • G01R33/286—Invasive instruments, e.g. catheters or biopsy needles, specially adapted for tracking, guiding or visualization by NMR involving passive visualization of interventional instruments, i.e. making the instrument visible as part of the normal MR process
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A61B2017/3405—Needle locating or guiding means using mechanical guide means
    • A61B2017/3409—Needle locating or guiding means using mechanical guide means including needle or instrument drives
    • A61B2019/4857—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/08—Accessories or related features not otherwise provided for
    • A61B2090/0807—Indication means
    • A61B2090/0811—Indication means for the position of a particular part of an instrument with respect to the rest of the instrument, e.g. position of the anvil of a stapling instrument
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots

Abstract

바늘 배치 조작기는 서로에 대해 기울어진 각도로 배열되는 한 쌍의 회전 유도부, 바늘 홀더 축을 따라 바늘을 보유 지지하는 바늘 홀더, 및 유도부가 지지되는 기부 본체를 포함한다. 바늘 홀더 축 및 회전 유도부의 각각의 축은 기부 본체에 또는 그 아래에 위치된 단일 지점에서 교차한다. 기부 본체는 환자 또는 RF-코일에 부착되도록 구성된다.

Description

두 개의 회전 유도부를 구비한 바늘 배치 조작기{NEEDLE PLACEMENT MANIPULATOR WITH TWO ROTARY GUIDES}
본 출원은 2013년 3월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/837,806호로부터 우선권을 주장하며, 그 명세서 그 전체가 본 명세서에 참조로 원용된다.
본 출원의 개시 내용은 대체로 의료 장치에 관한 것으로, 특히 서로에 대해 기울어진 두 개의 회전 유도부를 구비한 바늘 배치 조작기, 및 바늘 배치 조작기가 구비된 바늘 유도 시스템에 관한 것이다.
환자의 신체 내의 이상을 확인 및 치료하는 것을 돕기 위해 초음파, 유방 조영 촬영, 컴퓨터 단층 촬영(CT), 자기 공명 영상(MRI) 등과 같은 촬상 수단(modality)법을 사용하는 것은 의료 분야에서 크게 수용되었다. 상기한 촬상 수단 및 다른 촬상 수단은 대체로 신체의 상이한 연질 조직 사이에 우수한 명암을 제공한다. 따라서, 정확한 식별 및 치료를 위해 많은 기술들이 건강한 조직 내의 손상된 조직의 경계부를 표현하도록 사용된다. 그러나, 발전된 진단 시술은 손상된 조직의 부위에서의 추가적인 확증 및 정밀화를 요구한다. 이 추가적인 확증 및 발전된 국지성은 바늘 생체 검사 시술에 의해 실행될 수 있다. 건강한 조직 내의 손상된 조직의 경계부를 더욱 정확하게 규정하는 것을 돕기 위해, 바늘 유도 시스템이 제안되었다.
피셔(Fisher) 등에 의한 "MRI 유도식 바늘 삽입 - 네 가지 기술의 비교" 라는 제목의 비특허 문헌 논문은: 1) MR 화상 및 가상 바늘 유도부를 환자 상에 투영하는 화상 중첩, 2) 횡방향 및 경사형 시상 봉합 레이저를 교차시킴으로써 표시되는 바늘 궤적을 갖는 이중 평면 레이저, 3) 미리 각진 유도 슬리브를 갖는 파지형 각도기, 및 4) 프리핸드(freehand) 삽입을 개시한다. 전형적으로, 모든 이들 기술은 바늘 삽입을 위해 촬상 수단 외부로 환자를 옮기는 것을 요구한다.
의료 환경에서, 정확한 진단 및 최소 침습적 치료를 위해 바늘 팁부를 조직 또는 특정 장기 내부에 정확히 위치설정하는 것이 필요하다. 생체 검사, 절제, 냉동 요법, 흡인 및 약 전달은 고정밀 바늘 배치를 요구하는 예이다. 경피적 절개 이전에, 대상 목표 영역(예를 들어, 종양, 결절, 등)은 MRI, 초음파 또는 다른 촬상 수단에 의한 비침습적 촬상에 의해 확인된다. 일단 대상 목표 영역이 분명하게 결정되면, 의료인은 경험에 기초하여 바늘에 의해 도달될 진입 지점, 삽입 방향 및 깊이를 결정한다. 이 절차는 보통 오랜 시행 착오 루틴을 요구하고, 이는 환자에게 해로울 수 있다. 따라서, 지난 수십 년간, 바늘 위치설정의 정확도를 개선하고, 환자 불편을 최소화하고, 수술 시간을 단축할 수 있는 바늘 유도 시스템의 개발에 대한 관심이 증가되었다.
미리 각진 유도 슬리브를 구비한 파지형 각도기를 갖는 바늘 유도 시스템의 분야에서, 일 예는 히르데시 사니(Hirdesh Sahni)(여기서 "사니")에 의해 개시된 미국 특허 출원 공개 제2011/0190787호이다. 사니는 "폴링 아크(FALLING ARC)에 의한 화상 유도식 전신 정위적 바늘 배치"를 개시한다. 사니의 시스템에서, 디바이스는 CT 및 MRI 촬상 수단 모두와 호환 가능할 수 있으나, 환자는 호흡시 움직이는 구역으로 바늘이 통과하는 동안에 숨을 참아야만 한다. 디바이스는 환자의 피부 상에 또는 노출된 장기 근처에 배치될 수 있으나, 디바이스의 기능은 움직임에 의해 위험하게 될 수 있다.
촬상 수단-유도식 바늘 배치 시스템의 분야에서, 일 예는 라지브 굽타(Rajiv Gupta)(여기서 "굽타") 등에 의해 개시된 미국 특허 출원 공개 제2006/0229641호이다. 굽타는 "유도 및 삽입 시스템"을 개시하고, 여기서 바늘의 삽입 각도는 각각의 팔의 축에 각각 부착된 모터에 의해 구동되는 두 개의 원호 형상 아암에 의해 유도된다. 디바이스는 목표 수술 장소에 관해 위치설정된 디바이스를 관측하면서 디바이스 및 도구가 동작되게 하도록, CT 스캐너 등의 촬상 장치와 함께 사용을 위해 구성될 수 있다. 디바이스는 환자의 피부 상에 배치되고 벨트에 의해 체결될 수 있다. 디바이스는 환자의 움직임을 수동적으로 보상할 수 있다.
MRI-유도식 경피적 치료 개입에서, 정확한 바늘 배치는 큰 관심사이며, CT 또는 초음파 등의 다른 촬상 수단을 위한 바늘 배치 시스템에서 상당히 더 어려운 것이다. 다른 촬상 수단과 달리, MRI는 신체 내부의 원자 핵을 촬상하기 위해 핵자기 공명(NMR)의 특성을 이용한다. 이를 위해, MRI 스캔 도중, 환자는 환자의 신체 내의 원자 핵의 자화를 정렬하기 위해 대형 자기장이 사용되는 강력한 자석 내에 배치되고, 원자 핵의 선형 자화를 변경하기 위해 무선 주파수(RF) 펄스가 인가된다. 이에 의해 원자 핵은 조정된 무선 주파수 펄스로부터의 에너지를 흡수하고 무선 주파수 신호를 그 여기 상태가 붕괴될 때 방출한다. 핵 풍부도 및 분자 화학 환경에 따라서 강도가 변하는 이들 신호는 자기장 내의 장 구배를 사용함으로써 단층 촬영(선택된 평면) 화상의 세트로 변환되고, 이어서 신호의 지점 공급원(또는 손상된 조직)의 3차원(3D) 국지성을 가능하게 한다. 더 구체적으로, 검출된 신호는 신체의 스캔된 영역의 2D 또는 3D MRI 화상을 구성하는 데 사용된다.
따라서, MRI-유도식 바늘 배치 시스템에서, 전체 위치설정 시스템은 검사 체적 내에 자기장의 균일도를 손상시키는 위험이 없도록 본질적으로 비자성 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 추가로, 유도 시스템에 대한 바늘의 공간적 위치설정을 추적하기 위해, 유도 시스템에 기계적으로 견고하게 연결된 MR 측정 가능한 기점과 같은 표시 지점을 제공하는 것이 필요하다. 이 방식으로, 조작기 자체의 위치가 MR 측정을 통해 결정될 수 있다. 크누텔(Knuttel)에 허여된 미국 특허 제6185445호는 이러한 시스템의 예를 개시한다.
종래 기술의 단점은 아래를 포함한다: 1. 정확한 위치 및 자세로 바늘을 삽입하기 위해 유도부의 강성이 요구된다. 그러나, 원호 형상 아암의 강성은 낮고, 특히 부착된 모터를 포함하는 원호 형상 유도부의 강성 또한 낮다. 2. 원호 형상 아암은 의료인이 바늘 진입 지점을 관측할 수 있도록 가시성을 제공하지만, 개구는 진입 지점을 액세스하기에 너무 작다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 바늘 배치 조작기는, 서로에 대해 기울어진 각도로 배열되는 한 쌍의 회전 유도부, 바늘 홀더 축을 따라 바늘을 보유 지지하는 바늘 홀더, 및 유도부가 지지되는 기부 본체를 포함한다. 바늘 홀더 축 및 회전 유도부의 각각의 축은 기부 본체에서 또는 기부 본체 아래에 위치된 단일 지점에서 교차한다. 기부 본체는 환자에 또는 RF-코일에 부착되도록 구성된다.
본 발명의 추가 특징은 첨부된 도면을 참조하여 예시적 실시예의 다음 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따르는 바늘 배치 조작기를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 제1 실시예에 따르는 바늘 배치 조작기의 단면도를 도시한다. 도 2c는 회전 유도부의 회전 축 및 바늘 홀더 축의 사이의 각도 관계를 도시한다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 단일 교차 지점에서의 다양한 삽입 각도에 의한 바늘 삽입 예를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 최대 경사각(θ3) 및 최대 경사각(θ3)에 의해 결정되는 최적 회전 공간을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 제2 실시예에 따르는, 동력식 액추에이터가 구비된 바늘 배치 조작기의 단면도이다.
도 6a는 도 5a의 좌측의 세부 단면도를 도시한다. 도 6b는 광 섬유를 사용하는, 도 5a의 좌측의 세부 단면도를 도시한다.
도 7a는 제2 실시예의 변형예에 따르는, 회전 유도부를 정지 위치에 고정하기 위한 세트 스크류를 포함하는 동력식 바늘 조작기의 예를 도시한다. 도 7b는 제 2 실시예의 추가 변형예에 따르는, 교차 지점의 높이를 조절하기 위해 기부 본체가 활주부를 포함하는 동력식 바늘 조작기의 예를 도시한다.
도 8a는 제3 실시예에 따르는, RF-코일에 부착된 바늘 조작기의 사시도를 도시하고, 도 8b는 RF-코일에 부착된 바늘 조작기의 수직 평면 H-H을 따르는 단면 절단을 도시한다.
도 9a는 제3 실시예에 따르는, 수직 평면 H-H를 따라 절단된 바늘 조작기의 단면도이다. 도 9b는 제1 부착부(30)가 그 외부 표면에서 제2 부착부(31)와 맞물리는, 도 9a에 도시된 부분(A)의 상세도를 도시한다. 도 9c는 제1 부착부(30)가 그 내부 표면에서 제2 부착부(31)와 맞물리는, 도 9a에 도시된 부분(A)의 상세도를 도시한다.
도 10a, 도 10b, 및 도 10c는 부착부를 사용하여 바늘 조작기를 RF-코일에 장착 및 탈착하는 예시적인 절차를 도시한다.
도 11은 서로 맞물린 제1 및 제2 부착부를 사용하여 RF-코일에 부착되는 조립된 바늘 조작기의 사시도를 도시한다.
도 12는 제4 실시예에 따르는, RF-코일에 부착된 동력식 바늘 조작기의 단면도를 도시한다.
도 13은 바늘 배치 조작기를 포함하는 자동화된 화상-유도식 바늘 위치설정 시스템의 블록도를 도시한다.
다음의 설명에서, 개시된 발명이 실시될 수 있는 실시예의 도시인 첨부 도면에 대한 참조가 이루어진다. 그러나, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본 개시 내용의 신규성 및 범위로부터 벗어나지 않고 다른 구조적 및 기능적 변형예를 개발할 수 있다.
상세한 설명에 대한 참조시, 특정 상세들은 개시된 예의 전반적인 이해를 제공하기 위해 제시된다. 다른 경우에서, 본 개시 내용을 불필요하게 늘리지 않기 위해 공지된 방법, 절차, 구성요소 및 회로는 자세히 설명되지 않는다. 본 발명의 몇몇 실시예는 일반적으로 정보 및 명령서를 처리하는 하나 또는 복수의 프로세서, 정보 및 명령어를 저장하는 램덤 액세스(휘발성) 메모리(RAM), 정적 정보 및 명령어를 저장하는 리드-온리(비휘발성) 메모리(ROM), 정보 및 명령어를 저장하는 자기 또는 광학 디스크 및 디스크 드라이브 등의 데이터 저장 디바이스, 컴퓨터 사용자에게 정보를 표시하는 디스플레이 디바이스(예를 들어, 모니터) 등의 선택적 사용자 출력 디바이스, 정보 및 명령 선택을 프로세서로 통신하기 위해 영숫자 및 기능 키(예를 들어, 키보드)를 포함하는 선택적 사용자 입력 디바이스, 및 사용자 입력 정보 및 명령 선택을 프로세서로 통신하기 위해 커서 제어 디바이스(예를 들어, 마우스) 등의 선택적 사용자 입력 디바이스를 포함하는 컴퓨터 시스템 상에서 실행될 수 있다.
관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 예는 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 이에 따라, 몇몇 예는 완전히 하드웨어 실시예, 완전히 소프트웨어 실시예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로-코드 등을 포함함), 또는 소프트웨어와 하드웨어 양태를 조합한 실시예의 형태를 취할 수 있고, 이들 모두 일반적으로 본 개시 내용에서 "회로", "모듈", 또는 "시스템"으로 지칭될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예는 내부에 저장된 컴퓨터-사용 가능한 프로그램 코드를 갖는 임의 유형의 매체 표현으로 구체화되는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 도해 및/또는 블록도를 참조하여 후술되는 몇몇 실시예는 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어는 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장된 명령어들이 흐름도 및/또는 블록도에 명시된 기능/작동/단계를 구현하는 명령어 및 처리를 포함한 제조물을 구성하도록 하는 특정한 방식으로 기능하도록 컴퓨터 또는 기타의 프로그래밍 가능한 데이터 처리 장치에게 지시할 수 있는 컴퓨터-판독가능한 메모리에 저장될 수 있다.
요소 또는 부분이 다른 요소 또는 부분 "상에(on)", "대항하여(against)", "에 연결(connected to)" 또는 "에 결합(coupled to)"되는 것으로서 본 개시 내용에서 지칭되는 경우, 그것은 직접적으로 다른 요소 또는 부분 상에, 대항하여, 이에 연결 또는 이에 결합될 수 있거나, 또는 개재되는 요소들 또는 부분들이 존재할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 반대로, 요소가 또 다른 요소 또는 부분 "상에 직접적으로" 있거나, 또는 이에 "직접적으로 연결"되거나, 이에 "직접적으로 결합"된다고 언급되는 경우, 개재되는 요소들 또는 부분들이 존재하지 않는다. 사용될 때, "및/또는"이라는 용어는, 이렇게 제공되는 경우 연관되어 나열된 항목들 중 하나 이상의 임의 조합 및 모든 조합들을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어, 예컨대 "하부", "밑", "아래", "하부", "위", "상부", "근위", "원위" 등은 본 개시 내용에서 다양한 도면에 도시된 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 상관관계를 설명하기 위해 설명 및/또는 도해의 편의상 사용될 수 있다. 그러나, 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 묘사된 배향에 추가로, 사용 또는 동작시 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도되는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에서 디바이스가 뒤집힌 경우, 다른 요소 또는 특징부의 "아래" 또는 "밑"에 있는 것으로 설명되는 요소는 다른 요소 또는 특징부의 "위"에 배향될 수 있다. 따라서, "아래"와 같은 상대적인 공간적 용어는 위 및 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다. 디바이스는 다르게 배향될 수 있고(90도 회전 또는 다른 배향), 본 개시 내용에 사용된 공간적으로 상대적인 기술어도 이에 따라 해석될 수 있다. 유사하게, 상대적인 공간 용어 "근위" 및 "원위" 또한 적용 가능한 곳에서 교환될 수 있다.
제1, 제2, 제3 등의 용어는 본 개시 내용에서 다양한 요소, 구성요소, 영역, 부분 및/또는 섹션을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이들 요소, 구성요소, 영역, 부분 및/또는 섹션은 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 점이 이해되어야 한다. 이들 용어는 단지 다른 영역, 부분, 또는 섹션으로부터 하나의 요소, 구성요소, 영역, 부분, 또는 섹션을 구별하기 위해 사용된다. 따라서, 후술되는 제1 요소, 구성요소, 영역, 부분, 또는 섹션은 본 개시 내용의 교시 내에서 제2 요소, 구성요소, 영역, 부분, 또는 섹션으로 지칭될 수 있다.
본 개시 내용에 사용되는 전문 용어는 특정 실시예들만을 기술하기 위한 목적이며 제한하려는 의도로 쓰인 것이 아니다. 본 개시 내용에 사용된 바와 같이, 단수 형태들("a", "an", "the")은 문맥이 명백히 달리 지시하지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 것을 의도한다. 본 명세서에서 사용되는 경우 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은, 기술된 특징부, 완전체(integer), 단계, 동작, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 명확하게 기술되지 않은 하나 이상의 다른 특징부, 완전체, 단계, 동작, 요소, 구성요소, 및/또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 점이 더욱 이해되어야 한다. 용어 "위치" 또는 "위치설정"은 공간적 위치 및 각도적 배향 모두를 포함하는 것으로서 이해되어야 한다.
도면에 도시된 예시적인 실시예를 설명하는데 있어서, 명료함을 위해서 특정 용어가 채용되었다. 그러나, 본원 명세서의 개시 내용은 그렇게 선택된 특정 용어로 제한되도록 의도된 것이 아니고, 그리고 각각의 특정 요소가 유사한 방식으로 동작하는 모든 기술적 균등물을 포함하는 점이 이해되어야 한다.
예시적인 실시예는 유사한 참조 번호가 유사한 부분을 지칭하는 여러 도면을 참조하여 후술될 것이다.
<제1 실시예>
본 발명의 제1 실시예는 상술한 문제점에 대한 해결책에 관한 것이다. 도 1은 제1 실시예에 따르는 바늘 배치 조작기(100)의 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 상이한 동작 위치에서의 바늘 배치 조작기의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따르면, 바늘 배치 조작기(100)는 기부 본체(5) 맨 위에서 서로에 대해 기울어진 배향으로 배열되는 두 개의 원형 링 형상 유도부(이후 간단하게 "회전 유도부"로 지칭됨)를 포함한다. 구체적으로, 제1 회전 유도부(1) 및 제2 회전 유도부(3)는 서로에 대해 기울어진 배향으로 배열된다. 두 개의 회전 유도부(1 및 3)는 기부 본체(5)에 의해 지지된다. 기부 본체(5)는 환자의 피부(8) 상에 장착되도록 구성된 비-자성 구조체이다. 더 상세하게 후술되는 바와 같이, 기부 본체(5) 및 소정의 다른 요소들은 플라스틱 및/또는 그 복합재 등의 일회용 및 재활용 가능한 재료로 제조될 수 있다. 제1 회전 유도부(1)는 기부 본체(5)에 의해 지지되고 제1 회전체(2)에 연결된다. 제2 회전 유도부(3)는 제1 회전체(2)에 의해 지지되고, 제2 회전체(4)에 연결된다. 제2 회전체(4)는 바늘 홀더(6)를 지지하도록 구성된다. 바늘 홀더(6)는 바늘(7)을 관통 유도하도록 구성된 관통 홀(6b)을 갖는다. 바늘 홀더(6)는 바늘(7)을 두 개의 회전 유도부(1 및 3)의 회전에 의해 기하학적으로 결정되는 선택된 각도로 정렬되도록 구속한다.
본 실시예에서 제1 회전체(2)는 3개의 기둥(2a, 2b, 및 2c)로 구성된다. 그러나, 이 구조로 한정되지 않는다. 제1 회전체(2)는 다른 구조, 예를 들어 하나의 필러 또는 복수의 필러, 또는 쉘 구조 또는 구멍을 구비한 쉘 구조로 형성될 수 있다. 많은 다른 형상 및 구조가 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 용이하게 이용 가능할 수 있다. 그러나, 특히, 회전체(2)가 도 1에 도시된 바와 같이 하나 또는 최대 3 개의 기둥으로 구성될 때, 절개 지점을 관측하기 위한 충분한 개구가 유리하게 제공된다. 유사하게, 제2 회전체(4)는 바늘 홀더(7)를 제2 회전 유도부(3)에 연결하는 하나 이상의 기둥으로 구성된다.
각각의 회전 유도부(1 및 3)는 회전 디바이스(13 및 23)의 세트 및 고정 요소(1b 및 3b)를 각각 포함한다. 회전 디바이스는 소정의 위치로의 회전 유도부의 용이한 회전을 증진시키고; 고정 요소는 바늘 절개 수술 도중 움직임을 방지하기 위해 회전 유도부를 소정의 위치에 고정되도록 보유 지지한다. 본 실시예에서, 고정 요소(1b 및 3b)는 세트 스크류이고, 회전 디바이스(13 및 23)는 기계식 베어링이다. 절개 수술을 위한 준비시, 의료인 또는 자동화된 액추에이터는 바늘 홀더(6)를 미리 정해진 각도로 회전시키기 위해 두 개의 회전 유도부(유도부는 서로에 대해 독립적으로 동작할 수 있음) 중 적어도 하나를 조작한다. 일단 소정의 위치에 도달하면, 회전 유도부는 고정 요소(스크류)(1b 및 3b)를 조임으로써 고정되고, 바늘 홀더(6)는 환자의 피부(8) 아래의 목표 조직(8a)에 도달하도록 소정의 각도로 지향된다. 본 실시예에서, 고정 수단은 세트 스크류이다. 스크류 대신 고정 수단으로서 공기-클러치가 또한 사용될 수 있다. 공기-클러치는 공기-압력이 수술실 내의 압축 가스 실린더 또는 의료용 공기 공급원 출구와 같은 공기-공급원으로부터 공급될 때 회전이 자유롭고; 공기-공급원이 차단될 때, 공기-클러치는 회전 유도부의 회전을 고정되게 유지한다.
도 1을 다시 참조하면, 표시부(10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g 및 10h)는 기부 본체(5), 및 제1 회전 유도부(1), 및 제2 회전 유도부(3) 상의 미리 정해진 위치에 배열되는 MRI-관측 가능한 기점 표시부이다. MRI-유도식 치료 개입 도중, 이들 표시부의 화상은 이들 부분 각각의 공간적 위치 및 자세를 획득하기 위해 MRI-스캐너에 의해 취득된다. 기부 본체(5) 내에 제공된 슬릿(5a 및 5b)은 벨트가 조작기를 환자의 신체에 체결하기 위한 슬릿이다.
도 1의 본 실시예에서, 기부 본체(5)는 벨트를 체결함으로써 환자의 신체에 고정된다. 그러나, 체결은 벨트로만 한정되지 않는다. 조작기는 환자의 뼈에 고정되도록 슬릿(5a 및 5b)을 통과하는 볼트에 의해 환자의 신체에 체결되거나, 접착 테이프, 흡입 컵 등에 의해 환자에 부착될 수 있다. 또한, 공기 클러치에 의해 그 조인트를 보유 지지할 수 있는 수동 아암에 의해 환자의 침대 또는 바닥에 고정될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 회전 유도부(1)는 고정된 회전 축(1a) 주위로 회전한다. 그리고, 제2 회전 유도부(3)는 고정된 회전 축(3a) 주위로 회전한다. 본 개시 내용에 사용된 바와 같이, 용어 "고정된 회전축"은 회전 축이 그 대응하는 회전 부분에 대해 고정된 것을 의미한다. 바늘 홀더(6)는 바늘 홀더 축(6a)이 이를 통해 길이방향으로 통과하는 관통 홀(6b)을 포함한다. 제1 회전 유도부(1)의 축(1a), 제2 회전 유도부(3)의 축(3a), 및 바늘 홀더(6)의 축(6a)은 기부 본체(5)의 무게 중심에 위치되는 단일 교차 지점(9)에서 항상 교차하도록 배열된다. 본 개시 내용에 사용된 바와 같이, 용어 "무게 중심"은 그 위치에서의 모든 주위 무게가 동일한 지점을 지칭한다. 즉, 물체가 균형 상태인 지점이다.
동작 시, 바늘의 방향은 교차 지점(9) 변경없이 회전 유도부(1 및 3)의 두 개의 각도에 의해 결정된다. 도 2a에서, 바늘 홀더 축(6a)은 기부 본체(5)에 대해 실질적으로 수직이고, 따라서 또한 제1 회전 유도부(1)에 대해 실질적으로 수직이다. 따라서, 소정의 제1 위치에서 바늘 홀더 축(6a)은 제1 회전 유도부(1)에 대해 실질적으로 수직으로 이루어질 수 있다고 할 수 있다. 이 제1 위치에서, 바늘 홀더 축(6a)은 축(1a)과 실질적으로 일치하도록 이루어질 수 있다. 이 소정의 제1 위치로부터, 바늘 홀더 축(6a) 및 이에 따라 바늘 홀더(6)는 초기 수직 위치(도 2a)와 도 2b에 도시된 최대 경사 위치 사이의 임의의 위치로 이동될 수 있다.
도 2c는 제1 회전 유도부(1)의 회전 축(1a)과, 제2 회전 유도부(3)의 회전 축(3a)과, 바늘 홀더(6)의 바늘 홀더 축(6a) 사이의 각도 상관관계를 도시한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 모든 축(1a, 3a, 및 6a)은 교차 지점(9)에서 일치하고 고정된다. 여기서, 제1 회전 유도부(1)의 회전 축(1a) 및 제2 회전 유도부(3)의 회전 축(3a)은 서로에 대해 고정되는 것이 바람직하다는 점이 이해되어야 한다. 그러나, 바늘 홀더(6)의 바늘 홀더 축(6a)은 축(1a)에 대해 고정되지 않고, 따라서, 바늘 홀더 축(6a)은 축(1a)에 대해 최대 경사 또는 축(1a)과 동일한 위치에 위치설정될 수 있다.
도 2b 및 도 2c에 도시된 위치에서, 바늘 홀더 축(6a)이 그 최대 경사 위치에 있을 때, θ1은 제1 회전 유도부(1)의 회전 축(1a)과 제2 회전 유도부(3)의 회전 축(3a) 사이의 각도이고; θ2은 제2 회전 유도부(3)의 회전 축(3a)과 바늘 홀더(6)의 바늘 홀더 축(6a) 사이의 각도이다. 그러나, 바늘 홀더 축(6a)이 이동될 수 있기 때문에, 바늘 홀더 축(6a)은 제1 위치(제1 유도부(1)에 대해 실질적으로 수직)와 최대 경사각(θ3 = θ1 + θ2)에서의 최대 경사 위치 사이의 임의의 각도에서 위치설정될 수 있다. 바늘 홀더(6)의 위치는 축(3a) 주위 및/또는 제1 회전 유도부(1)의 축(1a) 주위의 바늘 홀더 축(6a)의 변위에 의해 결정될 수 있다.
더 구체적으로, 제2 회전 유도부(3)가 그 회전 축(3a) 주위에서 회전할 때, 바늘 홀더 축(6a)은 제2 회전 유도부(3)의 내부 직경 및 교차 지점(9)에 의해 형성된 원뿔 주위로 변위(주행)된다. 이 원뿔은 제1 수용 원뿔로서 지칭될 수 있다. 도 3b는 바늘 홀더 축(6a)이 도 2b에 도시된 바로부터 제2 회전 유도부(3)의 주연부 주위의 미리 정해진 위치로 변위되는 위치를 도시한다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 바늘 홀더 축(6a)은 제1 수용 원뿔 주위에서 변위된다.
유사하게, 제1 회전 유도부(1)가 그 회전 축(1a) 주위에서 회전할 때, 제2 회전 유도부(3)의 축(3a)은 축(1a) 주위에서 변위(세차운동(precess))된다. 축(1a 및 3a)이 교차 지점(9)에서 고정되기 때문에, 축(1a) 주위의 축(3a)의 세차운동은 다른 원뿔을 형성하고, 이는 본 개시 내용에서 "제2 수용 원뿔"로서 지칭될 수 있다. 제2 수용 원뿔은 제1 회전 유도부(1)가 그 축(1a) 주위에서 회전할 때 축(1a)에 대해 교차 지점(9) 및 축(3a)에 의해 규정되는 주연부에 의해 형성된다.
몇몇 실시예에서, 상부 회전 유도부의 내부 직경은 적어도 30mm이다. 흔히, 의사들은 바늘의 삽입 지점에서 환자의 피부를 관측할 뿐 아니라 터치 및/또는 느끼는 것이 필요하다. 상부 회전 유도부의 내부 직경의 이 최소 요구 조건은 의사가 회전 유도부를 통해 적어도 하나의 손가락을 삽입할 수 있는 능력을 갖도록 한다. 몇몇 실시예에서, 상부 회전 유도부의 최대 직경은 120mm 이하이다. 이 크기는 의사가 양 손의 네 손가락으로 삽입 지점을 터치하게 할 수 있게 할 정도로 충분하다. 더욱 큰 크기는 임의의 추가적 이점을 제공하지 않으며 다루기 어렵게 될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상부 회전 유도부의 내부 직경은 35 내지 100mm이다. 또 다른 실시예에서, 상부 회전 유도부의 내부 직경은 40 내지 80mm이다. 이 크기 범위는 디바이스에 현재 존재하는 RF 코일을 끼우기 위해 특히 바람직하다. 이러한 실시예에서, 하부 회전 유도부의 내부 직경의 최대값은 80mm이다.
다른 물리적인 고려사항은 상부 회전 유도부의 내부 직경이 40 내지 80mm 크기가 특히 유리한 실시예를 형성한다. 이들 고려사항은 본 명세서 전반에 걸쳐 설명되며, (a) 두 개의 회전 유도부의 축 및 바늘 축이 바늘 유도 기구의 저부 표면의 중심에서 교차하고, (b) 상부 회전 유도부가 일 지점에서 하부 회전 유도부와 접촉하고, 그리고 (c) 유도부들이 바람직하게는 저부 표면에 대해 바늘의 법선 방향(수직) 삽입을 허용하도록 설계되는 것을 포함한다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 상부 및 하부 링의 직경은 다음 방정식을 따른다.
(직경상부링) = (직경하부링) x cos(θ1)
여기서 θ1은 상부 유도부와 하부 유도부 사이의 상대 각도이다.
몇몇 실시예에서, 바늘 홀더 축(6a)은 제2 회전 유도부의 회전 축(3a)에 대해 기울어질 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 상부 및 하부 유도부 사이의 상대 각도, 또는 θ1은 적어도 10°이다. 이 최소 각도는 바늘 삽입의 충분한 각도 범위를 허용한다. 회전 유도부 사이의 10°의 각도는 법선에 대한 40°(플러스 또는 마이너스 20°)의 전체 유효 범위를 허용한다. 몇몇 실시예에서, θ1은 45° 미만이다. 이는 법선(저부 표면에 대해 수직) 삽입을 포함하고, 상부 회전 유도부는 하부 회전 유도부와 물리적으로 간섭하지 않게 된다. 몇몇 실시예에서, θ1은 10° 내지 30°이다. 몇몇 실시예에서, θ1은 10° 내지 20°이다. 이 범위 내의 각도는, 상대적으로 큰 회전 유도부(및 이에 따른 의사의 손에 대한 공간)을 허용하고 여전히 본 개시 내용에 설명되는 바와 같은 제한 내에 있기 때문에 유리하다.
몇몇 실시예에서, 상부 회전 유도부의 회전 축(3a)과 바늘의 축(6a) 사이의 각도, θ2은 10° 내지 45°이다. 또 다른 실시예에서, θ2은 10° 내지 20°이다. 이들 실시예는 바늘 홀더 내에 배치된 바늘이 회전 평면(3a)으로부터 멀리 지향되기 때문에 유리하다. 따라서, 이들 실시예는, 의사가 바늘 진입 지점을 선명하게 관측하거나 선택적으로 바늘 진입 지점을 액세스하도록 허용하는 디바이스 내의 관측 및/또는 액세스 영역을 제공하기 때문에 특히 유리하다.
따라서, 바늘은, 고정된 교차 지점(9)에서 제1 수용 원뿔 및/또는 제2 수용 원뿔 내의 어느 곳으로부터든 배치될 수 있다는 점이 인식되어야 한다. 도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 교차 지점(9)에서의 다양한 삽입 각도에 의한 바늘 삽입의 명시적인 몇몇 세부 예를 도시한다. 도 3a에서, 제1 수용 원뿔은 제2 회전 유도부(3)가 그 자체의 회전 축(3a) 주위에서 회전할 때 형성된다. 도 4a에서, 제1 회전 유도부(1)는 고정된 것으로(회전하지 않음) 상정된다. 회전 유도부(1)의 이 상정된 고정 위치에서, 바늘 홀더(6)는 제1 수용 원뿔 상의 기부 주위를 향하게 되도록 변위(회전)될 수 있으나, 바늘 홀더 축(6a)의 하나의 일 지점은 교차 지점(9)에서 고정될 것이다. 이제 제2 회전 유도부(3)가 회전을 멈추는 것을 상정한다.
이제 도 3b를 참조하면, 제2 수용 원뿔은 제1 회전 유도부(1)가 그 자체의 회전 축(1a) 주위로 회전할 때 형성된다. 도 3b에서, 제2 회전 유도부(3)는 고정된다(회전하지 않음). 제2 회전 유도부(3)의 상정된 고정된 위치에서, 제1 회전 유도부(1)는 회전체(2)(기둥(2a 내지 2c))를 거쳐서 제2 회전 유도부(3)에 연결되기 때문에, 바늘 홀더(6)는 제2 수용 원뿔의 기부 주위의 임의의 지점으로 변위(회전)될 수 있으나, 바늘 홀더 축(6a)의 일 지점은 여전히 교차 지점(9)에 유지된다. 이러한 방식으로, 바늘 홀더(6)는 수직 위치와 최대 경사진 위치 사이에서 임의의 각도로 위치설정될 수 있다.
도 3c는 제1 및 제2 수용 원뿔 모두가 바늘 홀더(6)를 소정의 위치 및 각도로 위치설정하기 위해 사용될 수 있지만, 바늘 홀더 축(6a)의 일 지점은 여전히 교차 지점(9)에서 유지되는 점을 도시한다. 더 구체적으로, 도 3c는 제1 회전 유도부(1) 및 제2 회전 유도부(3) 모두가 그 대응하는 축(1a 및 3a) 주위에서 동시에(또는 개별적으로) 회전될 수 있는 점을 도시한다. 이러한 방식으로, 제2 회전 유도부(3)는 그 축(3a) 주위로 회전할 수 있고, 제1 회전 유도부(1)의 축(1a) 주위에서 세차운동할 수 있다.
따라서, 피부(8)의 소정의 바늘 삽입 지점에 교차 지점(9)을 배치하는 것은, 의료인이 바늘(7)을 회전 유도부(1 및 3)의 회전에 의해 허용된 수용 원뿔 내의 임의의 각도로부터 삽입하는 것을 허용한다. 이러한 방식으로, 삽입 지점의 위치를 변경하지 않고 다양한 절개 각도로부터 목표 조직(8a)에 도달할 수 있다. 추가로, 바늘이 수용 원뿔 내의 임의의 각도로부터 삽입될 수 있기 때문에, 이 조작기를 이용하여, 의료인은 환자의 피부 상의 단 하나의 삽입 지점을 통해 조직의 상이한 영역을 치료할 수 있다.
이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 최대 경사각(θ3) 및 최대 경사각(θ3)에 의해 결정되는 회전 공간의 최적 사용에 대한 설명이 제공된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 바늘 홀더(6)에 대한 수용 원뿔 내의 실제 사용 가능한 공간은 기부 본체(5) 위에서 제1 회전 유도부(1)에 대해 기울어진 배향에서의 제2 회전 유도부(3)의 배열에 의해 한정될 수 있다. 도 4a에서, T는 접촉 표면, 예를 들어 환자의 피부(8)로부터 기부 본체(5)의 기부 위의(즉, 바늘 절개 지점 또는 교차 지점(9) 위의) 제1 회전 유도부(1)의 상부 표면까지의 대략적인 높이를 나타내고, R은 제1 회전 유도부(1) 내의 자유 공간의 내부 반경을 나타낸다. 바람직하게는, 바늘 절개 지점 또는 교차 지점(9)은 제1 회전 유도부(1)의 저부의 기하학적 중심부에 위치된다. 제1 회전 유도부(1)의 높이에 추가로, 제2 회전 유도부(3)에 부착된 바늘 홀더(6)는 기부 본체(5) 위의 소정의 공간을 차지하고, 바늘 홀더(6)는 교차 지점(9)에 대한 최소 경사도를 요구한다. 모든 이들 인자가 고려될 때, 바늘 홀더 축(3a)은 다음과 같은 방정식(1)에 의해 규정되는 최대 경사도(θ3)를 가질 수 있는 것으로 추정된다.
θ1 + θ2 ≤ θ3 = π/2-tan- 1(T/R) (1)
간 생체 검사 등의 몇몇 실시예에서, θ3에 대한 바람직한 평균 각도는 10° 또는 10±8° 이고 최대 각도는 27°이다.
방정식 (1)은 360도(완전 회전) 모두가 제2 (기울어진) 회전 유도부(3)에 대해 사용될 수 있을 때의 조건을 제공한다. 그러나, 방정식 (1)의 등식의 한도에 도달하기 위해, 기울어진 제2 회전 유도부(3)는 제1 회전 유도부(1)보다 크게 되는 것이 필요할 수 있고, 그리고/또는 기울어진 제2 회전 유도부(3)는 수평의 제1 회전 유도부(1)의 외측에 위치설정되는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본 개시 내용에 개시된 실시예는 제1 회전 유도부(1) 외측의 제2 회전 유도부(3)를 갖지만 방정식(1)에 의해 제공되는 최대 경사각(θ3)을 유지하도록 변경될 수 있다는 점을 이해할 것이다.
도 4b를 참조하면, 바늘 홀더 축(6a)을 따라 연장하는 바늘(7)은 수평의 제1 회전 유도부(1)에서 물리적인 장애물을 만날 수 있다는 점이 이해될 것이다. 이는 최대 허용 가능한 공간[2] 내에서 공간[1]에 대한 제2 회전 유도부(2)의 회전을 제한한다. 구체적으로, 회전 유도부(1 및 2)의 상술된 실제 크기 및 배열로 인해, 시야 방향(A)(도 4a에 도시됨)에서 관측될 때, 바늘 홀더(6)를 조종하기 위해 허용 가능한 최대 사용 가능 공간은 도 4b에 도시된 공간[2]이다. 그러나, 기울어진 제2 회전 유도부(3)는 공간[2]의 전체를 사용할 필요는 없다. 사실상, 공간[2]의 절반 만이 사용될 수 있는데, 이는 바늘 홀더(6)의 배향이 무엇이든 수평의 제1 회전 유도부(1)의 회전을 사용함으로써 공간[2]의 절반 범위가 다른 절반-범위 내에 또한 배향될 수 있기 때문이다. 즉, 제1 회전 유도부(1) 및 제2 회전 유도부(3) 모두 회전시키는 것은 허용 가능한 최대 공간[2]의 임의의 부분에 바늘 홀더(6)를 위치설정할 수 있도록 하고, 이는 이미 도 3c에서 더 일반적인 방식으로 설명되었다.
<제2 실시예>
도 5a 및 도 5b는 제2 실시예에 따르는, 바늘 배치 조작기(200)의 단면도이다. 도 6은 도 5a의 좌측의 세부 단면도이다. 제2 실시예는 제1 실시예와 실질적으로 유사하다. 제2 실시예에 따르면 바늘 배열 조작기(200)의 하나의 주목할 차이점은 조작기(200)가 제1 및 제2 회전 유도부(1 및 3)의 회전을 위한 동력식 액추에이터를 포함하는 점이다.
구체적으로, 본 실시예에서, 제1 회전 유도부(1)는 이제 회전 구동 유닛(210)을 포함하고, 제2 회전 유도부(2)는 회전 구동 유닛(220)을 포함한다. 제1 회전 유도부(1)에서, 회전 구동 유닛(210)은 압전 액추에이터(11), 회전식 슬라이더(12), 볼-베어링(13), 스크류 부분(14), 가압 수단(15), 제1 전기 케이블(16), 위치 센서(17), 회전식 스케일(scale, 18), 제2 전기 케이블(19), 및 외부 케이싱(1.1) 및 내부 케이싱(1.2)을 포함한다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 압전 액추에이터(11)는 진동기 본체(11a) 및 압전 재료(11b)를 포함한다. 압전 재료(11b)는 접착제에 의해 진동기 본체(11a)에 고정된다. 압전 재료(11b)에는 전압을 압전 재료(11b)에 인가하는 복수의 전극(미도시)이 매립된다. 압전 액추에이터(11)는 가압 수단(15)을 거쳐 회전 유도부(1)의 내부 케이싱(1.2)에 지지된다. 외부 케이싱(1.1) 및 내부 케이싱(1.2)은 스크류 부분(14)에 의해 고정된 베어링(13)에 의해 상대적으로 회전 가능하다. 회전식 슬라이더(12)는 외부 케이싱(1.1)에 고정된다. 압전 액추에이터(11) 및 회전식 슬라이더(12)는 가압 수단(15)에 의해 서로에 대해 가압된다. 구동 전압을 전기 케이블(16)을 통해 압전 재료(11b)의 전극에 인가하여, 진동기 본체(11a)가 진동하고, 회전식 슬라이더(12)가 액추에이터(11)와 회전식 슬라이더(12) 사이의 마찰력에 의해 구동된다. 구체적으로, 전압을 이에 인가함으로써 체적이 확장 또는 수축하는 티타늄산바륨 또는 티타늄산 지르콘산 연 등의 압전 재료가 사용될 수 있다. 내부 케이싱(1.2)은 압전 액추에이터에 의해 구동된다. 본 실시예에서, 가압 수단(15)은 코일 스프링에 의해 구현될 수 있으나, 또한 압력 판, 파형 와셔 스프링, 또는 유사한 압축 디바이스일 수 있다. 압전 액추에이터(11)는 몇몇 적용예에서 전왜(electrostrictive) 액추에이터로 교환될 수 있다.
위치 센서(17)는 내부 케이싱(1.2)의 표면에 부착된다. 회전식 스케일(18)은 회전식 슬라이더(12)의 표면에 기계적으로 부착된다. 위치 센서(17)로의 전력 공급 및 그 검출된 신호는 전기 케이블(19)에 의해 전송된다. 위치 센서(17)는 회전식 스케일(18)을 검출함으로써 상대적인 회전 위치를 검출한다.
제2 회전 유도부(2)에서, 회전식 구동 유닛(220)은 회전 구동 유닛(210)과 실질적으로 유사하다. 회전 구동 유닛(220)은 압전 액추에이터(21), 회전식 슬라이더(22), 베이링(23), 스크류 부분(24), 가압 수단(25), 제1 전기 케이블(26), 위치 센서(27), 회전식 스케일(28), 제2 전기 케이블(29), 외부 케이싱(2.1) 및 내부 케이싱(2.2)을 포함한다.
제2 회전 유도부(2)의 구조는 제1 회전 유도부(1)와 유사하다. 제2 회전 유도부(2)와 제1 회전 유도부(1)의 구조적 차이점은 외부 케이싱(2.1) 및 내부 케이싱(2.2)의 기능이 교환되는 점이다. 압전 액추에이터(21)는 가압 수단(25)을 통해 외부 케이싱(2.1)에 지지된다. 위치 센서(27)는 또한 외부 케이싱(2.1)에 고정된다. 회전식 슬라이더(22)는 내부 케이싱(2.2)에 고정된다.
도 6a에 도시된 실시예에서, 설명의 명료성을 위해 유도부(1 및 3) 각각에 대해 단 하나의 위치 센서 및 하나의 액추에이터가 도시된다. 위치 센서 및 액추에이터가 각각의 유도부에 하나 초과로 설치될 수 있다. 이 방식으로, 조작기의 신뢰성, 안정성 및 정밀성을 증가시키기 위해 조작기의 동작의 다양한 예에서 제1 위치 센서 및 액추에이터에 백업 또는 보완으로서 추가의 위치 센서들 및 액추에이터가 사용되도록 추가될 수 있다.
제1 실시예에서와 같이, 제2 실시예의 조작기(200)는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명된 바와 같이 제1 회전 유도부(1)에 대해 제2 회전 유도부(3)의 경사진 배열에 의해 결정되는 최대 이용 가능한 공간[2] 내에서 바늘 위치설정을 동작하도록 제약된다. 이러한 배열에 대해, 도 5b에 도시된 바와 같이, 바늘 조작기(200)는 실질적으로 수직 위치(θ=0도)와 방정식(1)에 의해 결정되는 최대 경사각(θ3) 사이에서 임의의 위치에 바늘을 위치설정하도록 구성된다.
<회전 유닛(210 또는 220)에 대해 이용 가능한 예시적인 재료>
회전 구동 유닛(210 또는 220)에 대해 이용 가능한 소정의 예시적인 재료는 다음과 같이 선택될 수 있다:
진동기 본체: 비-자성 금속, 세라믹(예를 들어, 알루미나, 지르코니아, 부분적으로 안정화된 지르코니아), 및 다른 비-자성 재료;
회전식 슬라이더: 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리이미드(PI), 폴리아미드-이미드(PAI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 탄소 충전된, 유리 섬유 충전된 또는 세라믹 재료 등의 섬유 강화 플라스틱 재료와 같은 엔지니어링 플라스틱 재료;
베어링: 세라믹, 플라스틱, 공기 베어링;
위치 센서: 광-전기 타입, 완전 광학(광 섬유);
자: 플라스틱 시트 상의 프린트, 성형된 플라스틱, 유리 격자, 등;
위치 센서 및 인덱싱 스케일은 다양한 상이한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이들은 마이크로 광 인코더에 의해 구현될 수 있다. 대안적으로, 위치 센서는 광 섬유를 사용하여 전적으로 광 센서로서 구현될 수 있다.
도 6b는 제2 실시예의 변형예를 도시하고, 제1 회전 구동 유닛(210)에서 광원 섬유(fs1)가 광을 회전식 스케일(18)로 전달하고 수집 섬유(fd1)가 회전식 스케일(18)로부터 반사된 광을 검출하도록 사용된다. 유사하게, 제2 회전 구동 유닛(220)에서, 광원 섬유(fs2)는 광을 회전식 스케일(28)에 전달하고 수집 섬유(fd2)는 회전식 스케일(28)로부터 반사된 광을 검출하도록 사용된다. 광 섬유의 사용은 특히 MRI 시스템에서 노이즈 및 간섭을 최소화하기 위해 전기 배선의 사용을 회피하는데, 특히 RF-펄스 신호와의 간섭을 회피하는데 바람직하다.
유리하게는, 제2 실시예에서, 미크론 정도까지의 정확한 위치설정이 광 회전식 위치 센서 및 압전 액추에이터의 사용에 의해 구현될 수 있다. 정확한 위치설정은 압전 액추에이터 및 피드백 전송에 의해 이용 가능하고, 이는 프로그래밍된 알고리즘에 의해 동작되는 제어기에 의해 자동화될 수 있다. 적어도 두 개의 압전 진동기 및 두 개의 위치 센서가 상대적으로 움직일 수 없는 부분들 내에 배열된다. 압전 진동기 및 위치 센서를 비-가동 부분들 내에 배열하는 것은 모든 전기 케이블이 하나의 다발로 묶일 수 있도록 한다. 따라서, MRI가 수신하는 노이즈를 감소시키기 위한 전기 케이블의 차폐가 간략화될 수 있다. 조작기는 케이블의 얽힘없이 이동될 수 있고, 따라서 전기 케이블이 배열이 간략화될 수 있다.
전형적으로, 모든 바늘 절개 동작 이전에, 바늘 홀더(6) 및 기부 본체(5)는 이들이 의료인 및 환자에 의해 터치되어야 하기 때문에 살균되어야 한다. 본 개시 내용에 개시된 실시예에 따르면, 기부 본체(5) 및 외부 케이싱(1.1)에 고정된 다른 부분은 플라스틱 등의 일회용 및 재활용 가능한 재료로 제조될 수 있다. 이러한 방식으로, 이들 부분은 한 번의 의료 시술에서 일회용일 수 있다. 바늘 홀더(6) 및 내부 케이싱(2.2)은 또한 일회용 재료로 제조될 수 있다. 이 방식으로, 압전 액추에이터의 특성은 안정화될 수 있는데, 이는 압전 진동기와 대면하는 회전식 슬라이더의 마찰 표면이 각각의 의료 시술에서 새로운 표면이기 때문이다.
회전 유도부의 원형 형상에 끼워지도록 압전 액추에이터 및 회전식 슬라이더를 링 또는 원호 형상으로 배열할 때, 조작기는 자동화되도록 동력화될 수 있고, 또한 소형 크기를 유지할 수 있다. 압전 액추에이터의 토크를 유지하는 것은 정지 상태의 조작기를 안정화한다. 대안적으로, 제1 실시예에서 제공된 바와 같은 정지 스크류가 외부 케이싱(1.1) 내에 배열될 수 있어서, 의료인은 압전 액추에이터 정지에 추가로 회전하는 유도부를 스크류에 의해 선택적으로 고정할 수 있다. 도 7a는 제2 실시예의 변형예에 따르는, 동력화된 조작기(200)의 예를 도시한다. 도 7a에서, 세트 스크류(201 및 203)는 회전 유도부(1 및 3)를 각각 정지된 위치에 고정하기 위한 로킹 기구로서 사용된다. 정지 세트 스크류는, 압전 액추에이터가 예를 들어 마찰에 의해서만 그 정지된 위치를 유지하는 동안 예상하지 못한 전력 또는 회전력이 회전 유도부에 인가될 가능성이 있는 경우에 유리할 수 있다.
도 7b는 제2 실시예에 따르는 바늘 조작기(200)의 추가 변형예를 도시한다. 도 7b에서, 기부 본체(5)는, 제1 회전 유도부(1)가 기부 본체(5)의 저부 표면에 대해 수직인 수직 방향(V)으로 활주하도록 제1 회전 유도부(1)가 소정의 공차로 배치되는(끼워지는) 끼움 및 활주 부분(5a)을 포함한다. 제1 회전 유도부(1)가 기부 본체(5)의 저부 표면에 대해 수직 방향(V)으로 (수직으로) 활주하게 될 때, 기부 본체(5)의 저부 표면과 제1 회전 유도부(1) 사이의 거리(h)(높이)는 선택적으로 조절될 수 있다. 일단 회전 유도부(1)가 기부 본체(5)의 저부 표면에 대해 소정의 거리 또는 높이(h)에 위치되면, 제1 회전 유도부(1)는 세트 스크류(51) 등의 높이 고정 기구에 의해 제 위치에 고정된다. 이러한 방식으로, 목표 표면(예를 들어, 환자의 신체의 피부(8))에 대한 교차 지점(9)의 위치(높이 또는 거리)를 조절할 수 있다. 본 실시예에서, 교차 지점(9)의 위치(높이)가 제1 회전 유도부(1)의 축(1a)을 따라 변경되는 경우에도, 제1 회전 유도부(1)의 회전 축(1a), 제2 회전 유도부(3)의 회전 축(3a), 및 바늘 홀더 축(6a)은 여전히 서로에 대해 단일 교차 지점(9)에서 교차한다. 유리하게는, 교차 지점(9)은 예를 들어, 환자의 신체 부분의 다양한 형상을 수용하도록 목표 표면에 대해 조절될 수 있다. 본 실시예에서, 회전 유도부(3)가 기부 본체(5)에 대해 수직으로 활주하게 될 때, 세트 스크류(201)는 또한 회전 유도부(1)와 함께 V 방향으로 활주할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이를 위해, 기부 본체(5)의 활주 부분(5a)은 세트 스크류(201)의 수직 변위를 허용하기 위해 중공 부분(5b)을 포함하도록 변형되어야 한다.
<제3 실시예>
제3 실시예가 이제 도 8a, 도 8b, 및 도 9를 참조하여 설명된다. 제3 실시예에 따르는 바늘 조작기(300)는 바늘 위치설정이 수동으로 회전하는 회전 유도부(1 및 3)에 의해 달성되는 점에서 제1 실시예의 조작기(100)와 실질적으로 유사하다. 제1 실시예와 달리 제3 실시예의 주목할 만한 차이점은 조작기(300)가 부착식 RF-코일을 포함한다는 점이다.
구체적으로, 도 8a는 조작기(300)의 사시도이고, 도 8b는 제3 실시예에 따르는, 평면 H-H를 따르는 수직 절단을 도시하는 조작기(300)의 사시도이다. 도 9a는 제3 실시예에 따르는, 수직 평면 H-H를 따르는 조작기(300) 절단부의 단면도이다. 본 실시예의 바늘 조작기(300)는 MRI-유도식 경피적 치료 개입에서의 사용에 특히 적합할 수 있다. 본 실시예에서, 조작기(300)는 MRI-스캐너에서 사용되는 RF-코일을 위한 부착부를 포함한다. 바늘(7)을 위치설정하는 구조는 제1 실시예에 설명된 구조와 기본적으로 동일하다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 조작기(300)는 조작기(300)를 단일 루프 RF-코일(32)에 고정하기 위한 제1 부착부(30) 및 제2 부착부(31)를 포함한다. 제1 부착부(30)는 제1 부착부(30)의 저부 표면이 예를 들어 환자의 피부 상에 놓이도록 환자의 피부 상에 직접적으로 배치된다. 바늘 조작기(300)는 제1 실시예에서 설명된 바와 같이, 제1 회전 유도부(1) 내의 복수의 기점 표시부(10a, 10b, 10c 및 10d) 및 제2 회전 유도부(3) 상의 기점 표시부(10e, 10f, 10g 내지 10h(10e는 미도시))를 포함한다. 추가로, 적어도 제1 부착부(30)는 기점 표시부(33a, 33b, 33c 및 33d)(표시부(33c 및 33d)는 도 8a에 미도시)를 포함한다. 제1 부착부(30)는 검사 중 대상자의 신체에 고정된 상태로 유지되기 때문에, 기점 표시부(33a 내지 33d)는 기준부로서 기능하고, 바늘 위치 및 배향은 유도부 중 어느 하나 또는 모두에 위치된 기점 표시부(예를 들어, 기점 표시부(10a 내지 10h)에 의해 추적될 수 있다.
도 8b는 RF-코일(32) 상에 장착된 조작기(300)의 사시도를 도시하고, 수직 평면 H-H를 따라서 단면 절단이 실행된다. 도 9a는 제3 실시예에 따르는, 수직 평면 H-H를 따라 절단된 바늘 배치 조작기의 단면도를 도시한다. 제1 부착부(30)는 RF-코일(32)이 그 위에 놓이는 편평한 세팅 부분, 및 제2 부착부(31)와 맞물리도록 구성된 원형 돌출 부분(30a)을 포함한다. 유사하게, 제2 부착부(31)는 RF-코일이 그 아래에 놓이는 편평한 세팅 부분, 및 제1 부착부(30)의 돌출 부분(30a)과 맞물리는 원형 돌출 부분(31a)을 포함한다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 단일 루프 RF-코일(32)은 RF-코일(32)의 개구를 통과하는 부착부(30)의 원형 돌출부(30a)에 의해 배치된다. 제2 부착부(31)는 기부 본체(5)에 고정되고 원형 돌출 부분(31a)은 그 저부 표면에 배치된다. 이들 두 개의 부착부(30 및 31)는, 두 개의 부착부가 사이에 RF-코일(32)을 고정하면서 상대적인 위치에서 고정된 상태를 유지하도록 각각 두 개의 원형 돌출부(30a 및 31a)에 의해 맞물리도록(끼워지도록) 구성된다. 두 개의 부착부(30 및 31)를 상대적인 위치에 고정하는 것은 하나 이상의 세트 스크류(미도시)에 의해, 또는 끼움력(압력)에 의해, 또는 하나 이상의 공기 척(미도시)에 의해, 또는 두 개의 부착부 사이의 예상하지 못한 움직임 또는 축출을 방지할 수 있는 임의의 다른 기계적 수단에 의해 행해질 수 있다.
도 9b는 도 9a에 도시된 섹션(A)의 상세도를 도시하고, 제1 부착부(30)는 그 외부 표면 상에서 제2 부착부(31)와 맞물린다. 도 9c는 도 9a에 도시된 섹션(A)의 상세도를 도시하고, 제1 부착부(30)는 그 내부 표면 상에서 제2 부착부(31)와 맞물린다. 두 개의 부착부가 결합되는 방법과 관계없이, 두 개의 부착부(30 및 31)는, 두 개의 부착부가 사이에 RF-코일(32)을 고정하면서 상대적인 위치에서 고정된 상태로 유지되도록 각각 두 개의 원형 돌출부(30a 및 31a)에 의해 서로 맞물린다(끼워진다). 특히, 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이, 제2 부착부(31)는 기부 본체(5)에 통합될 수 있다. 이러한 방식으로, 기부 본체(5) 및 제2 부착부(31)는 단일 기계적 구조부로서 일체로 부착될 수 있다. 게다가, 제2 부착부(31), 기부 본체(5) 및 제1 유도부(1)의 비-가동 부분은 단일 기계적 구조부로서 일체로 형성될 수 있다. 제2 부착부(31)를 기부 본체(5)의 통합 부분으로 하거나, 기부 본체(5) 및 제1 유도부(1)의 일부분에 의해 제2 부착부(31)를 구성함으로써, 일체형 구조부는 RF-코일(32) 상의 바늘 조작기(300)의 신속한 장착 및 탈착을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 부착부(31)는 기부 본체(5)에 제거 가능하게 부착될 수 있다.
일단 두 개의 부착부가 조작기(300)에 의해 조립되면, 제1 회전 유도부(1)의 축(1a), 제2 회전 유도부(3)의 축(3a) 및 바늘 홀더(6)의 바늘 홀더 축(6a)은 단일 교차 지점(9)에서 교차하도록 배열된다. 교차 지점(9)은 바람직하게는 조작기(300)의 무게 중심에 위치되고, 이는 제1 부착부(30)의 저부 표면의 기하학적 중심에 위치되어야 한다. 원형 돌출부(31a 및 30a)의 부분을 끼우는 것은, 도 7b에 도시된 바와 같이 교차 지점(9)이 환자의 피부에 대해 조절 가능하도록 스크류 조정에 의해 대체될 수 있다.
RF-코일이 바디 매트릭스 코일과 같이 복수의 개구를 포함하는 경우, RF-코일 부착부(30)는 각각의 개구의 형상에 따라 준비된다. RF-코일의 개구가 사각 형상인 경우, 부착부(30)는 또한 사각 형상으로 이루어져야 하고, 부착부(31)는 일 측에서 기부 본체(5)의 형상에, 그리고 다른 측에서 부착부(30)에 적합하게 되도록 이루어져야 한다.
이제 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 조작기(300) 및 RF-코일(32)을 목표 환자의 신체에 장착 및 탈착하기 위한 예시적인 절차의 설명이 제공된다. 도 10a는 상향 돌출 링(돌출 섹션), 단일 루프 RF-코일(1002)을 구비한 제1 부착부(1001), 및 하향 돌출 링을 구비한 제2 부착부(1003)를 도시한다. 도 10a에서, 위쪽을 대면하는 돌출 링을 구비한 제1 부착부(1001)가 환자(바늘 배치의 대상자) 상에 먼저 놓이고, 아래쪽을 대면하는 돌출 링을 구비한 제2 부착부(1003)가 바늘 조작기의 기부 본체(5)에 부착된다. 제1 부착부(1001)의 돌출 링은 제2 부착부(1003)의 돌출 링과 맞물리도록 배열된다. 도 10b에서, RF-코일(1002)이 제1 부착부(1001) 상에 놓인다. RF-코일(1002)의 개구는 제1 부착부(1001)의 돌출 링 주위에 헐겁게 끼워지고, RF-코일(1002)은 케이블 및 다른 부분(도면에 미도시)의 위치설정을 조절하기 위해 회전 또는 이동될 수 있다. 도 10c에서, 바늘 조작기 유닛이 제1 부착부(1001) 상에 놓인다. 바늘 조작기 유닛으로부터 하향 돌출하는 부분인 제2 부착부(1003)는 제1 부착부(1001)과 견고하게 맞물리고, 기점 표시부를 추적함으로써 환자에 대한 바늘 위치 및 배향을 정확하게 알게 될 수 있다. 도 11은 제1 및 제2 부착부(1001 및 1003) 및 RF-코일(1002)에 부착된 조립된 바늘 조작기의 사시도이다.
제3 실시예의 소정의 장점은 RF-코일의 개구 및 조작기의 개구(바늘이 삽입되는 공간)가 서로 일치하게 구성되는 점이다. 이 방식으로, 개구는 환자의 피부의 진입 지점(절개 지점)에 대한 의료인의 액세스를 위해 유리하게 사용될 수 있다. RF-코일(32) 및 조작기(300)는 하나의 유닛으로 제거 가능하게 조합되어, 의료 시술이 간단해질 수 있다.
<제4 실시예>
제4 실시예가 도 12를 참조하여 설명된다. 제4 실시예에 따르는 바늘 조작기(400)는 제2 실시예를 참조하여 상술된 조작기(200)와 실질적으로 유사하다. 제4 실시예의 주목할 만한 차이점은 바늘 조작기(400)가 동력식 회전 유도부(1 및 3) 및 이에 부착된 RF-코일(32)을 포함하는 것이다.
제4 실시예의 조작기(400)의 바늘 위치설정은 압전 액추에이터 및 광 센서에 의해 자동화된다. 본 실시예에서, 제2 부착부(31) 및 기부 본체(5)는 단일체로 조합될 수 있다.
이 방식으로, RF-코일의 개구 및 조작기의 개구는 서로 일치하게 구성되고 환자 피부의 진입 지점에 대한 의료인의 액세스를 위해 사용된다. 바늘 배치의 대상자에 관한 조작기의 위치설정 정확도는 환자에의 제1 부착부의 직접적인 위치설정 및 높은 반복성으로 조작기를 제1 부착부에 부착하는 성능에 의해 개선된다. 압전 액추에이터는 정밀한 위치설정 및 안정된 고정(정지)을 보장할 수 있고; 이는 환자의 움직임이 발생할 때에도 조작기(400)의 움직임을 방지한다. 추가로, 자동화된 로봇 적용예에서, 액추에이터는 자동적인 위치 조정이 환자 움직임에 반응하여 발생하도록 설계된 프로그래밍된 알고리즘을 갖는 제어기(CPU)에 의해 제어될 수 있다.
<제5 실시예>
도 13은 제5 실시예에 따르는, 동력식 조작기를 포함하는 자동화된 화상-유도식 바늘 위치설정 시스템(500)의 블록도를 도시하고, 이 블록도는 자동화(예를 들어, 원격 또는 로봇) 조작을 위해 프로그래밍될 수 있다. 도 13은 화상-유도식 바늘 위치설정 시스템(500)의 블록도이다. 본 실시예에 따르면, 블록도는 시스템(500)에 포함된 각 블록에 의해 실행되는 기능을 도시한다. 각각의 기능은 소프트웨어 및/또는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합에 의해 전적으로 구현될 수 있다.
화상 유도식 바늘 위치설정 시스템(500)은, 다음의 주 기능 블록, 즉, 바늘 배치 조작기(510), MRI-시스템(520), 화상 유도 시스템(530), 조작기 제어기(540), 및 액추에이터 제어기(550)를 포함한다. 모든 기능 블록은 회로 또는 네트워크 연결에 의해 상호 연결된다. 일부 블록은 조합된 블록이 각각의 블록의 기능성을 여전히 실행하도록 제공되는 단일 블록으로 통합될 수 있다. 바늘 배치 조작기(510)는 액추에이터(512) 및 센서(514)가 조작기 내에서 구현될 수 있는 한, 본 개시 내용에 개시된 제1 또는 제2 실시예의 임의의 것에 대응한다. RF 코일(516)을 포함하는 바늘 배치 조작기(510)는 본 개시 내용에 개시된 제3 및 제4 실시예 중 임의의 것에 대응한다.
MRI 유도 시스템(530)은 화상 모니터(화상 디스플레이(531), 입력 디바이스 모듈(532)(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치패드, 등), 하나 이상의 마이크로프로세서에 의해 구현되는 중앙 처리 유닛(CPU), 하드웨어 메모리(534)(휘발성 및 비-휘발성 메모리 및 저장 장치, 예컨대 하드 드라이브가 포함될 수 있음), 및 화상 유도 소프트웨어 모듈(535)을 포함한다. 화상 유도 소프트웨어 모듈(535)은 다른 것 중에서, 다른 기능 블록 각각과 통신하고 이를 제어하는 프로그래밍된 알고리즘을 포함한다. 이러한 화상 유도식 적용예의 예는 2012년 7월 송(Song) 등에 의한 IEEE transactions on Biomedical Engineering, "MRI-유도식 로봇 경직장 전립샘 치료 개입에서의 생체 검사 바늘 인공 결함 국지성"이라는 제목의 비 특허문헌 논문에 개시된다.
화상 유도 시스템(530)은 목표 환자 또는 신체-부분의 화상, 조작기 및 RF-코일 기부의 기점 표시부의 화상(예를 들어, 도 8 참조), 및 바늘(7)의 화상을 취득한다. 조작기 제어기(540)는 바늘의 위치설정을 위해 조작기 제어기(550)와 통신한다. 조작기 제어기(550)는 압전 액추에이터(512) 또는 USM(초음파) 모터를 구동하고, 위치 센서(514)에 의한 구동을 폐쇄-루프 제어로 제어한다. 운동 계산기(542)는 화상 유도 시스템(530)으로부터의 신호를 액추에이터 제어기(550)를 위한 제어 신호로 전환한다. 액추에이터 제어기(550)는 액추에이터(예를 들어, 압전 액추에이터 또는 USM 모터)를 제어하기 위한 하드웨어에서 구현된다. 위치 제어기(552)는 소프트웨어 및/또는 하드웨어에서 구현될 수 있다. 위치 제어기(552)는, 위치 센서(514)로부터의 신호 출력에 기초하여 바늘이 목표 배향 각도에서 움직이도록 액추에이터(512)를 위한 제어량을 계산한다.
MR-기반 촬상 수단(MRI 시스템(520))의 자기장 하에서 동작하는 경우, 정적 자기장 자석(522)은 촬상 공간 내에 정적 자기장을 생성한다. 구배 코일(524)은 촬상 공간에서 X-축 방향에 구배 자기장을, Y-축 방향에 구배 자기장을, Z-축 방향에 구배 자기장을 생성한다.
RF 송신기(526)는 RF 펄스(RF 전류 펄스)를 RF 코일(516)로 출력한다. RF 코일(516)은 RF 펄스를 신체로 전송한다. RF 코일은 RF 펄스에 따라서 신체 내부의 여기된 핵 스핀으로 인해 생성되는 MR 신호를 수신한다. RF 수신기(528)는 MR 신호를 검출한다. 그리고, 검출된 데이터 또는 검출된 데이터에 기초한 신호가 화상 유도 시스템(530)으로 입력된다. 용적 측정 MRI 스캔은 고정된 기준 기점(예를 들어, RF-코일 부착부 상에 배치됨) 및 회전 유도부 중 적어도 하나 상에 배치된 가동 기점에 기초하여, 바늘의 팁부의 위치 및 배향을 확인할 수 있다. 전방 운동 맵핑(FKM)은 소정의 목표 위치로 바늘을 반복적으로 구동하기 위해 그리고 위치설정 에러를 더욱 보상하기 위해 위치 제어기(552)에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 모든 바늘 절개에 대해, 조작기 및 환자의 위치가 MRI 시스템의 좌표에 대해 등록될 수 있는 구성이 구현된다. 바늘 절개 시술 도중, 바늘 팁부의 위치는 또한 조작기, 환자, 및 MRI 시스템에 대해 등록된다. 이후, 전방 운동 알고리즘이 조작기를 제어하고 바늘 팁부의 위치 및 배향을 갱신하기 위해 계산을 실행한다. 바늘 배치의 정확성을 보장하기 위해, 바늘 인공 결함을 지속적으로 보상하는 안전 루틴이 알고리즘에 추가될 수 있다.
<다른 실시예 및 변형예>
상술된 실시예에서, 다양한 조합예 및 변형예가 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 용이하게 명백할 수 있다. 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상술된 바와 같이, 예를 들어, 바늘 조작기는 제1 회전 유도부(1)의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2 회전 유도부(3)를 포함하도록 변형될 수 있다. 이 변형예는 제1 내지 제4 실시예 모두에 도시된 바와 같이, 제2 회전 유도부(3)가 제1 회전 유도부(1)의 내부 대신에 외부에 배치되도록 할 수 있다. 추가로, 제3 내지 제5 실시예는 MRI-기반 화상 유도식 바늘 조작기에 관한 것이지만, 본 개시 내용에 개시된 바늘 조작기는 초음파, 유방 조영 촬영, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 등과 같은 다른 촬상 수단에 적용 가능할 수 있다. 다른 촬상 수단에 적용될 때, 기점 표시부는 상술된 바와 같이 MRI-스캐너에 의해 판독 가능할 필요는 없다. 대신, 기점 표시부는 특정 촬상 수단에 부합하도록 변형될 수 있거나, 제거될 수 있다.
제1 내지 제4 실시예 각각에서, 제1 회전 유도부(1)는 기부 본체(5)에 의해 지지되고, 제1 회전체(2)에 연결된다. 제2 회전 유도부(3)는 제1 회전 유도부(1)에 대해 예정된 각도로 제1 회전체(2)에 의해 지지된다. 제1 회전체(2)는 고정된 높이일 수 있고, 제2 회전 유도부(3)가 제1 회전 유도부(1)에 실질적으로 평행한 것으로부터 이에 실질적으로 수직인 것으로 위치설정될 수 있도록 높이가 변할 수 있다. 이 방식으로, 바늘 홀더(6)에 의한 바늘의 위치설정은 상술한 최적 회전 공간 및 회전 최대 각도 이외에도 적용될 수 있다.
본 발명은 예시적 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명이 기술된 예시적 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 후속하는 청구항의 범주는 모든 그러한 변형 및 균등한 구조와 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석에 따라야 한다.

Claims (30)

  1. 바늘 배치 조작기며,
    제1 링 형상 회전 유도부,
    상기 제1 링 형상 회전 유도부에 고정되는 제1 회전체,
    상기 제1 회전체에 부착되는 제2 링 형상 회전 유도부로서, 상기 제1 회전체와 함께 이동 가능한, 제2 링 형상 회전 유도부,
    상기 제2 링 형상 회전 유도부에 고정되는 제2 회전체, 및
    상기 제2 회전체에 고정되며 축을 따라서 바늘을 보유 지지하는 바늘 홀더로서, 상기 제2 회전체와 함께 이동 가능한, 바늘 홀더를 포함하고,
    상기 제1 회전 유도부의 회전 축 및 상기 제2 회전 유도부의 회전 축은 서로에 대해 기울어지고,
    상기 제1 회전 유도부의 회전 축, 상기 제2 회전 유도부의 회전 축, 및 상기 바늘 홀더의 축은 하나의 지점에서 서로 교차하는, 바늘 배치 조작기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링 형상 회전 유도부에 고정되는 기부 본체를 더 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기부 본체는 벨트를 체결하기 위한 복수의 슬릿을 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 기부 본체는, 상기 기부 본체가 상기 회전 유도부에 끼워지고 서로에 대해 수직 방향으로 활주될 수 있는 끼움부를 포함하는 높이 조정 기구, 및 상기 회전 유도부를 상기 기부 본체에 고정하는 고정 수단을 갖는, 바늘 배치 조작기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 유도부들 중 하나 이상의 회전을 고정하도록 구성된 고정 기구를 더 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고정 기구는 적어도 세트-스크류(set-screw)를 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고정 기구는 공기-공급에 의해 상기 회전 유도부들 중 하나 이상의 회전을 해제하도록 구성된 하나 이상의 공기 클러치를 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기부 본체, 상기 제1 회전 유도부, 또는 상기 제2 회전 유도부 중 하나 이상에 배열되는 하나 이상의 기점 표시부를 더 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 유도부들 중 하나 이상의 회전 변위를 검출하는 위치 센서를 더 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 센서는 광 센서를 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 위치 센서는 광 섬유 케이블을 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 유도부들 중 하나 이상을 회전시키도록 배열되는 액추에이터를 더 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액추에이터는 압전 재료에 의해 작동되는, 바늘 배치 조작기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 압전 액추에이터는,
    압전 재료를 포함하는 압전 진동기,
    상기 압전 진동기와 접촉하는 회전식 슬라이더, 및
    상기 압전 진동기 및 상기 회전식 슬라이더를 서로에 대해 가압하는 가압 기구를 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 압전 진동기 및 상기 회전식 슬라이더는 모두 원형 링 형상인, 바늘 배치 조작기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 압전 진동기는, 전압을 인가함으로써 체적이 확장 또는 수축하는 압전 재료, 및 상기 압전 재료가 고정되는 진동기 본체를 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 진동기 본체는 알루미나, 지르코니아 및 부분적으로 안정화된 지르코니아 중 하나 이상을 포함하는 세라믹 재료를 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 회전식 슬라이더는 수지 또는 플라스틱 재료를 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 링 형상 회전 유도부는 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 회전체는 상기 제1 링 형상 회전 유도부의 제1 부분에 고정되고,
    상기 제2 링 형상 회전 유도부는 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분은 상기 제1 회전체에 고정되고, 상기 제2 회전체는 상기 제2 링 형상 회전 유도부의 상기 제1 부분에 고정되는, 바늘 배치 조작기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 회전 유도부의 제2 부분에 배열되는 제1 압전 진동기,
    상기 제2 회전 유도부의 제2 부분에 배열되는 제2 압전 진동기,
    상기 제1 압전 진동기와 마찰 접촉하며 상기 제1 회전 유도부의 제1 부분에 배열되는 제1 회전식 슬라이더,
    상기 제2 압전 진동기와 마찰 접촉하며 상기 제2 회전 유도부의 제1 부분에 배열되는 제2 회전식 슬라이더를 더 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  21. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 링 형상 회전 유도부는 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 회전체는 제1 링 형상 회전 유도부의 상기 제1 부분에 고정되고, 상기 제2 링 형상 회전 유도부는 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 제2 부분은 상기 제1 회전체에 고정되고, 상기 제2 회전체는 상기 제2 링 형상 회전 유도부의 제1 부분에 고정되고,
    상기 바늘 배치 조작기는,
    상기 제1 회전 유도부의 상기 제2 부분 내에 배열되는 제1 광학 광원 및 검출기,
    상기 제2 회전 유도부의 상기 제2 부분 내에 배열되는 제2 광학 광원 및 검출기,
    상기 제1 회전 유도부의 상기 제1 부분 내에 배열되는 제1 광학 스케일로서, 상기 제1 광학 광원의 광을 반사하고 검출기에 의해 검출되도록 하는, 제1 광학 스케일, 및
    상기 제2 회전 유도부의 상기 제1 부분 내에 배열되는 제2 광학 스케일로서, 상기 제2 광학 광원의 광을 반사하고 검출기에 의해 검출되도록 하는, 제2 광학 스케일을 더 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  22. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 링 형상 회전 유도부는 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 회전체는 상기 제1 링 형상 회전 유도부의 상기 제1 부분에 고정되고, 상기 제2 링 형상 회전 유도부는 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 제2 부분은 상기 제1 회전체에 고정되고, 상기 제2 회전체는 상기 제2 링 형상 회전 유도부의 제1 부분에 고정되고,
    상기 바늘 배치 조작기는,
    상기 제1 회전 유도부의 상기 제2 부분 내에 배열되는 제1 압전 진동기,
    상기 제1 회전 유도부의 상기 제2 부분 내에 배열되는 제1 광학 광원 및 검출기,
    상기 제2 회전 유도부의 상기 제2 부분 내에 배열되는 제2 압전 진동기,
    상기 제2 회전 유도부의 상기 제2 부분 내에 배열되는 제2 광학 광원 및 검출기,
    상기 제1 회전 유도부의 상기 제1 부분 내에 배열되는 제1 회전식 슬라이더로서, 상기 제1 압전 진동기와 마찰 접촉하는, 제1 회전식 슬라이더,
    상기 제1 회전 유도부의 상기 제1 부분 내에 배열되는 제1 광학 스케일로서, 상기 제1 광학 광원의 광을 반사하고 검출기에 의해 검출되도록 하는, 제1 광학 스케일,
    상기 제2 회전 유도부의 상기 제1 부분 내에 배열되는 제2 회전식 슬라이더로서, 상기 제2 압전 진동기와 마찰 접촉하는, 제2 회전식 슬라이더, 및
    상기 제2 회전 유도부의 상기 제1 부분 내에 배열되는 제2 광학 스케일로서, 상기 제2 광학 광원의 광을 반사하고 검출기에 의해 검출되도록 하는, 제2 광학 스케일을 더 포함하는, 바늘 배치 조작기.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    두 개의 회전 유도부 및 회전체는 비-금속 재료로 제조되는, 바늘 배치 조작기.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 링 형상 회전 유도부 중 하나는 다른 하나보다 작은 직경을 갖는, 바늘 배치 조작기.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 링 형상 회전 유도부는 상기 제1 링 형상 회전 유도부의 내부 또는 외부에 배치되는, 바늘 배치 조작기.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 링 형상 회전 유도부의 회전 축은 상기 제2 링 형상 회전 유도부의 회전 축에 대해 각도(θ1)로 기울어지고,
    상기 바늘 홀더의 축은 상기 제2 링 형상 회전 유도부의 회전 축에 대해 각도(θ2)로 기울어지고,
    상기 바늘 홀더의 축은 상기 제1 링 형상 회전 유도부의 회전 축에 대해 다음 조건을 만족하는 각도(θ바늘)로 위치설정되도록 구성되는, 바늘 배치 조작기.
    0 ≤ θ바늘 ≤ θ1 + θ2
  27. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 링 형상 회전 유도부의 회전 축은 고정되고, 상기 제2 링 형상 회전 유도부의 회전 축은 상기 제1 링 형상 회전 유도부의 회전 축 주위로 각도(θ1)로 세차운동하도록 구성되고,
    상기 바늘 홀더 축은 상기 제2 링 형상 회전 유도부의 회전 축 주위로 각도(θ2)로 회전하도록 구성되고,
    상기 바늘 홀더 축은 상기 제1 링 형상 회전 유도부의 회전 축에 대해 최대 경사각(θ3 = θ1 + θ2)으로 위치설정되도록 구성되는, 바늘 배치 조작기.
  28. 바늘 위치설정 시스템이며,
    제1항에 따르는 바늘 배치 조작기,
    신체의 목표 영역의 화상, 상기 바늘 배치 조작기의 화상, 및 상기 바늘 배치 조작기 내에 배치된 바늘의 화상을 취득하도록 구성된 MRI-시스템,
    상기 신체의 목표 영역에 대한 바늘 위치 및 배향을 나타내도록 구성된 화상 유도 시스템,
    상기 화상 유도 시스템으로부터 바늘 위치 및 배향을 수신하고, 상기 바늘 배치 조작기 내에 위치설정된 바늘을 신체의 목표 영역까지 구동하기 위한 제어 신호를 계산하도록 구성된 조작기 제어기, 및
    상기 바늘 배치 조작기 내에 위치설정된 바늘을 상기 신체의 목표 영역까지 이동시키도록, 상기 조작기 제어기로부터 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호를 상기 회전 유도부 내에 포함된 회전 액추에이터 및 위치 센서에 공급하도록 구성된 액추에이터 제어기를 포함하는, 바늘 위치설정 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 MRI-시스템으로부터 상기 신체로 프로브 RF-신호를 전송하고, 상기 신체로부터 상기 MRI-시스템으로 응답 RF-신호를 전송하도록 구성된 RF-코일을 더 포함하는, 바늘 위치설정 시스템.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 바늘 배치 조작기를 상기 RF-코일에 부착하도록 구성된 RF-코일 부착 구조부를 더 포함하고,
    상기 바늘 배치 조작기는 RF-코일을 사이에 두고서 상기 신체에 부착되도록 구성되는, 바늘 위치설정 시스템.
KR1020157027667A 2013-03-15 2014-03-14 두 개의 회전 유도부를 구비한 바늘 배치 조작기 KR101745442B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/837,806 US9222996B2 (en) 2013-03-15 2013-03-15 Needle placement manipulator with two rotary guides
US13/837,806 2013-03-15
PCT/US2014/027616 WO2014152685A1 (en) 2013-03-15 2014-03-14 Needle placement manipulator with two rotary guides

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160008508A true KR20160008508A (ko) 2016-01-22
KR101745442B1 KR101745442B1 (ko) 2017-06-09

Family

ID=51530414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157027667A KR101745442B1 (ko) 2013-03-15 2014-03-14 두 개의 회전 유도부를 구비한 바늘 배치 조작기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9222996B2 (ko)
EP (1) EP2967518A4 (ko)
JP (1) JP6386023B2 (ko)
KR (1) KR101745442B1 (ko)
CN (1) CN105025837B (ko)
WO (1) WO2014152685A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017155333A1 (ko) * 2016-03-11 2017-09-14 중소기업은행 약액 주입 장치

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10274553B2 (en) 2013-03-15 2019-04-30 Canon U.S.A., Inc. Needle placement manipulator with attachment for RF-coil
WO2015010189A1 (en) 2013-07-24 2015-01-29 Centre For Surgical Invention & Innovation Multi-function mounting interface for an image-guided robotic system and quick release interventional toolset
JP6467434B2 (ja) 2014-02-27 2019-02-13 ザ ブリガム アンド ウィメンズ ホスピタル インコーポレイテッドＴｈｅ Ｂｒｉｇｈａｍ ａｎｄ Ｗｏｍｅｎ’ｓ Ｈｏｓｐｉｔａｌ， Ｉｎｃ． 載置装置
US10251670B2 (en) 2014-05-09 2019-04-09 Canon U.S.A., Inc. Positioning apparatus
WO2016040817A1 (en) 2014-09-12 2016-03-17 Canon U.S.A., Inc. Needle positioning apparatus
NZ701196A (en) * 2014-10-24 2015-09-25 Yung Chieng Yen An apparatus for guiding a surgical needle
WO2016208711A1 (ja) * 2015-06-24 2016-12-29 キヤノン ユーエスエイ，インコーポレイテッド 医療器具案内装置
US10420626B2 (en) 2015-06-30 2019-09-24 Canon U.S.A., Inc. Fiducial markers, systems, and methods of registration
CN107708568B (zh) * 2015-06-30 2020-11-20 佳能美国公司 配准的基准标记、系统和方法
WO2017010992A1 (en) * 2015-07-14 2017-01-19 Canon U.S.A., Inc. Medical support device
US9867673B2 (en) 2015-07-14 2018-01-16 Canon U.S.A, Inc. Medical support device
US10639065B2 (en) * 2015-07-21 2020-05-05 Canon U.S.A., Inc. Medical assist device
JP6630835B2 (ja) * 2016-01-29 2020-01-15 キヤノン ユーエスエイ，インコーポレイテッドＣａｎｏｎ Ｕ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ ツール配置マニピュレータ
US10926042B2 (en) * 2016-06-29 2021-02-23 Jayesh Shah Animal injection clip
CN109788972B (zh) 2016-09-30 2022-07-01 波士顿科学医学有限公司 进入装置及其生产方法
WO2018075671A1 (en) 2016-10-19 2018-04-26 Canon U.S.A. Inc. Placement manipulator and attachment for positioning a puncture instrument
US11842030B2 (en) * 2017-01-31 2023-12-12 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for image-based navigation
US10610325B2 (en) 2017-02-16 2020-04-07 Canon U.S.A., Inc. Medical guidance apparatus
GB201708807D0 (en) * 2017-06-02 2017-07-19 Univ Dundee Transmission system
EP3648692A1 (en) 2017-07-07 2020-05-13 Canon U.S.A. Inc. Multiple probe ablation planning
CN107356679B (zh) * 2017-08-09 2019-04-30 南京大学 一种通过超声检测约束针状物体在三维空间中运动的方法
US11202652B2 (en) 2017-08-11 2021-12-21 Canon U.S.A., Inc. Registration and motion compensation for patient-mounted needle guide
US10675099B2 (en) 2017-09-22 2020-06-09 Canon U.S.A., Inc. Needle insertion guide device and system, and method of providing control guidance for needle insertion guide device
US11197723B2 (en) 2017-10-09 2021-12-14 Canon U.S.A., Inc. Medical guidance system and method using localized insertion plane
US10893911B2 (en) 2017-11-26 2021-01-19 Canon U.S.A., Inc. Automated image cropping for enhanced automatic device-to-image registration
US11911123B2 (en) 2017-11-30 2024-02-27 The Johns Hopkins University Body mountable robot
US11213315B2 (en) 2018-03-16 2022-01-04 Canon U.S.A., Inc. Method and apparatus for a medical guidance device
US11317972B2 (en) 2018-03-17 2022-05-03 Canon U.S.A., Inc. Method for virtual device positioning on skin surface in 3D medical image data
US11617621B2 (en) 2018-08-03 2023-04-04 Canon U.S.A., Inc. System and method for multi-probe guidance
US11179056B2 (en) 2018-08-10 2021-11-23 Wisconsin Alumni Research Foundation Systems and methods for surgical guide for real-time MRI surgery
JP6962976B2 (ja) 2018-08-15 2021-11-05 キヤノン ユーエスエイ, インコーポレイテッドCanon U.S.A., Inc 医療用ツールガイダンス装置
US11786307B2 (en) 2018-10-19 2023-10-17 Canon U.S.A., Inc. Visualization and manipulation of results from a device-to-image registration algorithm
US20200121219A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-23 Canon U.S.A., Inc. Structure masking or unmasking for optimized device-to-image registration
US11707259B2 (en) 2018-10-19 2023-07-25 Canon U.S.A., Inc. Wireless needle guidance using encoder sensor and encoder scale to achieve positional sensing between movable components
US11344371B2 (en) 2018-10-19 2022-05-31 Canon U.S.A., Inc. Visualization of three-dimensional image data on a two-dimensional image
SG10201900302SA (en) * 2019-01-11 2020-08-28 Biobot Surgical Pte Ltd A needle guide assembly and method of operating the same
CN112451062B (zh) * 2020-12-05 2021-12-07 南阳市中心医院 脑血管介入穿刺定位装置
CN114391927B (zh) * 2021-04-22 2024-02-23 徐明荣 一种ct引导穿刺定位导向装置及其方法
DE102021113953A1 (de) * 2021-05-31 2022-12-01 Medizinische Hochschule Hannover Positioniereinrichtung
NL2032802B1 (en) * 2022-08-18 2024-02-27 Univ Twente MRI compatible robotic device for ablation treatment

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4841967A (en) 1984-01-30 1989-06-27 Chang Ming Z Positioning device for percutaneous needle insertion
US5280427A (en) 1989-11-27 1994-01-18 Bard International, Inc. Puncture guide for computer tomography
US5201742A (en) 1991-04-16 1993-04-13 Hasson Harrith M Support jig for a surgical instrument
US5196019A (en) 1991-10-04 1993-03-23 Dlp, Inc. Goniometer for needle placement
JPH10502566A (ja) 1995-04-26 1998-03-10 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ 検査されるべき物体に挿入される器具を位置決めするための治具
US5993463A (en) 1997-05-15 1999-11-30 Regents Of The University Of Minnesota Remote actuation of trajectory guide
DE19732784C1 (de) 1997-07-30 1999-03-04 Bruker Medizintech Positioniersystem und Verfahren zur exakten Positionsbestimmung eines manuell geführten Manipulators in einem MR-Tomographen
EP0904741B1 (en) 1997-09-26 2004-12-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Apparatus for supporting a surgical instrument
US5957934A (en) * 1997-12-22 1999-09-28 Uri Rapoport Method and apparatus for guiding a penetrating tool into a three-dimensional object
US6119032A (en) 1997-12-31 2000-09-12 U.S. Philips Corporation Method and system for positioning an invasive device by magnetic resonance (MR) imaging of an MR visible device
US6689142B1 (en) 1999-04-26 2004-02-10 Scimed Life Systems, Inc. Apparatus and methods for guiding a needle
JP4359381B2 (ja) 2000-06-30 2009-11-04 株式会社ニデック 眼科用装置
US7892243B2 (en) * 2001-01-16 2011-02-22 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
AU2002248360A1 (en) 2001-01-16 2002-08-19 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
EP1534153B1 (en) * 2002-09-05 2009-04-15 Radi Medical Devices AB Guide for a medical device
US7187104B2 (en) 2003-03-28 2007-03-06 Canon Kabushiki Kaisha Vibration-type driving device, control apparatus for controlling the driving of the vibration-type driving device, and electronic equipment having the vibration-type driving device and the control apparatus
JP4261964B2 (ja) 2003-04-11 2009-05-13 キヤノン株式会社 振動型駆動装置および制御システム
JP4865547B2 (ja) 2003-06-18 2012-02-01 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Ｃｔフルオロスコピーのための遠隔操作ニードル
JP2005083961A (ja) 2003-09-10 2005-03-31 ▲高▼木 敏行 歪センサー
US7379769B2 (en) 2003-09-30 2008-05-27 Sunnybrook Health Sciences Center Hybrid imaging method to monitor medical device delivery and patient support for use in the method
US20050216026A1 (en) 2004-01-14 2005-09-29 Culbert Brad S Guidance system for spinal stabilization
US7708751B2 (en) 2004-05-21 2010-05-04 Ethicon Endo-Surgery, Inc. MRI biopsy device
CN101389284B (zh) * 2005-01-28 2012-07-04 马萨诸塞总医院 引导插入系统
FR2882514B1 (fr) 2005-02-28 2008-02-15 Inst Nat Sciences Appliq Dispositif de maintien et de deplacement controle en translation d'un corps allonge
US9408627B2 (en) * 2006-03-07 2016-08-09 Hirdesh SAHNI Image guided whole body stereotactic needle placement device
US8308740B2 (en) 2006-06-05 2012-11-13 Kristin Ann Tolley Needle stabilizer
EP2034921B1 (en) * 2006-06-19 2018-10-10 Robarts Research Institute Apparatus for guiding a medical tool
US9125676B2 (en) * 2006-10-23 2015-09-08 Hirdesh SAHNI Image guided whole body stereotactic needle placement device with falling arc
JP2010514512A (ja) 2006-12-27 2010-05-06 マコ サージカル コーポレーション 空間内に調節可能なポジティブストップを設ける装置および方法
JP2008237971A (ja) 2007-03-26 2008-10-09 Miura Co Ltd 膜濾過システムの運転方法
US8175677B2 (en) * 2007-06-07 2012-05-08 MRI Interventions, Inc. MRI-guided medical interventional systems and methods
WO2009157007A1 (en) 2008-06-26 2009-12-30 Perfint Engineering Services Private Limited Needle positioning apparatus and method
AU2009268341B2 (en) * 2008-07-11 2014-08-21 Houston Medical Robotics, Inc. Methods and apparatus for introducing a medical device into the body of a patient
GB2467139A (en) * 2009-01-22 2010-07-28 Neorad As Needle Holder
CN201595839U (zh) * 2009-08-19 2010-10-06 李永杰 Ct或核磁共振穿刺所用定位及引导装置
CN201642328U (zh) 2010-03-10 2010-11-24 倪湘申 手持式b超穿刺定位仪及与其配合使用的穿刺针组件
US8535335B2 (en) 2010-04-13 2013-09-17 Iucf-Hyu (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) Needle-coupled parallel mechanism
SG176330A1 (en) 2010-05-21 2011-12-29 Biobot Surgical Pte Ltd An apparatus for guiding a surgical instrument
WO2011160686A1 (en) 2010-06-23 2011-12-29 Renzo Marco Giovanni Brun Del Re Biopsy alignment guide
KR20120044612A (ko) 2010-10-28 2012-05-08 (주)엠툴즈 피부 시술용 모듈
US9724070B2 (en) 2011-08-01 2017-08-08 University Of Florida Research Foundation, Inc. Apparatus for facilitating ultrasound-assisted needle placement for drug delivery
CA2784988A1 (en) 2011-08-18 2013-02-18 Agron Lumiani Mrt local coil apparatus for diagnostics, intervention and therapy
JP2013059588A (ja) 2011-09-15 2013-04-04 Univ Of Tokyo 穿刺支援装置
CN103974672B (zh) 2011-12-05 2017-03-22 皇家飞利浦有限公司 在患者特定切口布置期间手术工具的定位和取向
US20130267834A1 (en) 2012-04-06 2013-10-10 Tracy Scott McGee Needle guidance apparatus and method
JP6247296B2 (ja) 2012-08-15 2017-12-13 インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド 手術用装着プラットフォームの使用者起動のクラッチ離脱
US10274553B2 (en) * 2013-03-15 2019-04-30 Canon U.S.A., Inc. Needle placement manipulator with attachment for RF-coil

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017155333A1 (ko) * 2016-03-11 2017-09-14 중소기업은행 약액 주입 장치
US10786623B2 (en) 2016-03-11 2020-09-29 Eoflow Co., Ltd. Chemical fluid injection device

Also Published As

Publication number Publication date
CN105025837B (zh) 2017-10-13
EP2967518A1 (en) 2016-01-20
US9222996B2 (en) 2015-12-29
JP2016513549A (ja) 2016-05-16
WO2014152685A1 (en) 2014-09-25
US20140275979A1 (en) 2014-09-18
JP6386023B2 (ja) 2018-09-05
EP2967518A4 (en) 2016-10-12
CN105025837A (zh) 2015-11-04
KR101745442B1 (ko) 2017-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101745442B1 (ko) 두 개의 회전 유도부를 구비한 바늘 배치 조작기
JP6415531B2 (ja) Ｒｆコイル用アタッチメントを有するニードル配置マニピュレータ
US9987096B2 (en) System and method for MRI-guided breast interventions
JP6948389B2 (ja) 穿刺器具を位置決めするための配置マニピュレータおよびアタッチメント
Masamune et al. Development of an MRI-compatible needle insertion manipulator for stereotactic neurosurgery
JP6203762B2 (ja) 標的介入のためのコンパクト針マニピュレータ
WO2011057260A2 (en) Apparatus and methods for mri-compatible haptic interface
Nycz et al. Mechanical validation of an MRI compatible stereotactic neurosurgery robot in preparation for pre-clinical trials
AU2019415870B2 (en) Medical robot
Su et al. Haptic system design for MRI-guided needle based prostate brachytherapy
Wu et al. An MRI coil-mounted multi-probe robotic positioner for cryoablation
Patel et al. An integrated robotic system for MRI-guided neuroablation: Preclinical evaluation
KR20210040970A (ko) 기구를 탐색하는 시스템 및 방법
CA3219166A1 (en) Instrument advancing device and use of a spindle device in an instrument advancing device
Iranpanah et al. A pneumatically actuated target stabilization device for MRI-guided breast biopsy
Finlay et al. PathFinder image guided robot for neurosurgery
CN118055740A (zh) 器械进给装置以及主轴装置在器械进给装置中的使用
US20220142592A1 (en) 3d laser-assisted positioning system
Chen et al. Design of an instrument guide for MRI-guided percutaneous interventions
Chen Instrument guide for MRI-guided percutaneous interventions
Raoufi et al. A MR-compatible tele-robotic system for MRI-guided intervention: system overview and mechanical design
Su et al. Active needle steering system for percutaneous prostate intervention in high-field MRI
Iranpanah Tissue Stabilization in MRI-Guided Breast Biopsy

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant